水的密度是1000千克/米³，不妨設質量為1000千克的水，則體積是1米³。

既然冷卻到了零度以下，低於水的凝固點：攝氏零度，必然會結成冰？冰的密度比水小，只有900千/米³。所以這些水變成了冰，體積將是1000/900=10/9=1+(1/9)米³。

可見，這些水變成了冰，體積多出了1/9米³。體積顯然是增大了。

但這些冰封閉在鐵盒內，必然對鐵盒產生巨大的壓強，使得鐵盒發生形變。由於鐵的強度大，僅從外表看不出明顯的變化。

如果外殼是其他材料，就不一定這樣了。

例如雞蛋，放冰箱裡，同樣結成了冰，雞蛋殼的強度哪裡比得上鐵的？所以雞蛋殼破裂，弄得冰箱一塌糊塗。

如果雞蛋在微波爐加熱，受熱膨脹。 這次膨脹的原理是受熱，和結冰不同，但是效果卻是一樣的，雞蛋殼同樣不能承受，也爆炸了。

既然膨脹引起破裂，所以，雞蛋，既不能放冰箱急凍，也不能放微波爐加熱。

同樣，凡是封閉的，含有大量液體，氣體的，都不能直接在微波爐加熱，除非完全開啟蓋子，例如罐頭；敞大口子，例如牛奶。防止破裂，炸開。

根據“熱脹冷縮”原理，很多物質都是溫度降低時體積減小，但水(或 冰)是一種性質奇特的物質。

原因在於：液態水的水分子是一種無序結構，分子間距可以很小。在常規大氣壓下的冰晶，呈現的是透過氫鍵連結的六方晶格。晶格中空，所以體積反而略微偏大。

冰的體積，會比同質量的水(4℃時)體積增大約11%，水中4℃體積最小。

➢ 在大於4℃時，無序結構的水分子，分子熱運動占主導地位，因而遵從“熱脹冷縮”原理。

➢ 在小於4℃時，水中開始出現以氫鍵為主導的締合分子，稱之為“假冰晶體”。繼續放熱，越來越多的氫鍵結合，至0℃以後，冰晶出現。

一、彈性鐵盒

已經知道了(同等質量)冰體積比(4℃時)水體積要大，對於彈性鐵盒來說其體積無疑也會變大，冰確實對外做功。

做功，要有力，且在力的方向發生了位移。沒有位移(對應本問題則是 體積變化)，則不存在做功；或者，對有位移的物體同時加熱以保持恆溫，則內能並沒有減小。

由水到冰，釋放熱量是內能減小，對外做功也是內能減小，而前已述“內能大小與做功沒有絕對關係”，所以這裡也就沒有什麼特殊(奇怪)之處。

舉一個不完全恰當但較為形象的例子幫助理解：冬天，半瓶開水很容易將水瓶塞彈出，這過程既有降溫，也有對外做功。二、剛性鐵盒

理想化的剛性鐵盒，不存在形變，那水結冰的過程，肯定是不存在對外做功的。但是在出現“假冰晶體”時，鐵盒內的壓強勢必增大。

水的凝固點，隨著壓強的增大而降低。平均每升高130個大氣壓強，凝固點降低1℃。當壓強約2,200個大氣壓，即凝固點降至約-17℃時，又出現反轉。

水在6,380個大氣壓時，凝固點恢復0℃；16,500個大氣壓時，凝固點為60℃；20,670個大氣壓時，凝固點為76℃。此現象，又稱之為“熱冰”。

也就是說，在封閉的剛性鐵盒內，0℃時水還不會開始結冰。

經文獻資料，水結冰的膨脹力隨溫度的降低而增大，最高可達到960~2,000kg/cm²。換算成大氣壓形式，最高可達96~200MPa，即947~1,973個標準大氣壓。

那麼，如果該鐵盒剛性足夠(不形變也不破裂)，至少要達到零下15℃時才能開始結冰，此前都還是液態水(假冰晶體)狀態。